專利名稱：內(nèi)燃機(jī)活塞及這種活塞的冷卻通道蓋環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整體式的內(nèi)燃機(jī)活塞，該活塞包括活塞頭部和 通過環(huán)形凹進(jìn)處與該活塞頭部間隔開的活塞裙部，該活塞裙部具有至 少一個(gè)用于容納活塞銷的活塞銷座孔，其中，在活塞頭部中設(shè)有用于 冷卻劑的環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道，該冷卻通道以由至少兩個(gè)分段組成的 蓋環(huán)封閉。此外，本發(fā)明還涉及一種由兩個(gè)或更多個(gè)分段組成的蓋環(huán)， 該蓋環(huán)用于整體式的內(nèi)燃機(jī)活塞的環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道。
背景技術(shù)：
DE 103 46 822 Al公開了這種類型的活塞和這種類型的蓋環(huán)。 該活塞具有環(huán)形的冷卻通道，該冷卻通道在裙部側(cè)被由兩個(gè)半圓形的半殼組成的蓋環(huán)封閉。該蓋環(huán)設(shè)有指向內(nèi)部的溝槽，通過這些溝槽， 為了裝配，半殼可以被推到位于活塞的外側(cè)且與溝槽形狀互補(bǔ)形成的 凸起上。此外，半殼在它們的對(duì)接面區(qū)域內(nèi)具有卡扣連接裝置，借助 這些卡扣連接裝置，半殼可以快速地相互連接。但是，具有附加溝槽 的蓋環(huán)或具有附加凸起的活塞的結(jié)構(gòu)是昂貴的并因此是不受歡迎的。 而且，裝配變得困難，因?yàn)閮蓚€(gè)半殼必須針對(duì)性地被放置到設(shè)在活塞 上的凸起上。DD 252 638 Al和DE 41 34 530 Al公開了其他的可比較的活塞， 在這些活塞中，用于遮蓋向下敞開的環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道的壁部設(shè)計(jì) 成開放的板環(huán)。該板環(huán)在沿徑向預(yù)緊在溝槽內(nèi)的條件下緊靠在活塞環(huán) 區(qū)的內(nèi)周上或者緊靠在燃燒室壁的外周上。最后，EP 0 561 817 Bl和EP 0 799 373 Bl公開一種包括設(shè)在活塞頂?shù)倪吘墔^(qū)域內(nèi)的冷卻通道的整體式活塞，該活塞同樣以設(shè)計(jì)成 盤形彈簧狀的并在必要時(shí)設(shè)有凸緣的蓋環(huán)封閉。在所有這些實(shí)施方式中，盤形彈簧狀的蓋環(huán)的每個(gè)分段必須單獨(dú)地在預(yù)緊的狀態(tài)下裝入活塞頭部上相應(yīng)的支座內(nèi)。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種符合這種類型的活塞或者符 合這種類型的蓋環(huán)，該活塞或蓋環(huán)有助于簡化活塞結(jié)構(gòu)和減少活塞重解決方案在于具有權(quán)利要求1的特征的活塞或者在于具有權(quán)利 要求ll的特征的蓋環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行如下設(shè)計(jì)蓋環(huán)的至少一 個(gè)區(qū)域至少部分伸進(jìn)至少一個(gè)活塞銷座孔的凈孔內(nèi)，從而蓋環(huán)或蓋環(huán) 的至少一個(gè)區(qū)域同時(shí)構(gòu)成活塞銷的保險(xiǎn)元件。因此，本發(fā)明的原理在于蓋環(huán)用作限制活塞銷在活塞銷座孔 中的軸向運(yùn)動(dòng)的保險(xiǎn)元件。在現(xiàn)有技術(shù)中，該任務(wù)是由止推環(huán)或止動(dòng) 環(huán)承擔(dān)。這些環(huán)嵌入活塞銷座內(nèi)的活塞銷保險(xiǎn)槽內(nèi)?，F(xiàn)在，本發(fā)明的 活塞或蓋環(huán)的結(jié)構(gòu)可以省去這些止推環(huán)或止動(dòng)環(huán)。因此，本發(fā)明有助 于減小活塞重量。此外，本發(fā)明使得省去活塞銷保險(xiǎn)槽的設(shè)置成為可 能，從而簡化了活塞結(jié)構(gòu)。有利的改進(jìn)方案可由從屬權(quán)利要求中得出。一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式設(shè)計(jì)了蓋環(huán)具有內(nèi)腿和外腿，它們通過底部連接板相互連接。蓋環(huán)的這種結(jié)構(gòu)開辟了多種遮蓋冷卻通道和/或環(huán)形凹進(jìn)處的可能性。例如，內(nèi)腿可以伸進(jìn)至少一個(gè)活塞銷座孔的凈孔內(nèi)，并以這種方式形成根據(jù)本發(fā)明設(shè)在蓋環(huán)上的活塞銷保險(xiǎn)元件。再者，外腿可以形成環(huán)形凹進(jìn)處的活塞裙部側(cè)的邊界。該蓋環(huán)的橫截面優(yōu)選設(shè)計(jì)成近似U形或近似V形。但是，兩根腿及連接這兩根腿的底部連接板的結(jié)構(gòu)也可以以任一其他方式進(jìn)行(梯形狀的，半圓形的，等等)。另一種有利的改進(jìn)方案在于環(huán)形凹進(jìn)處設(shè)置在在活塞環(huán)壁上形成的端面和至少一個(gè)在活塞裙部上形成的凸臺(tái)之間，以及蓋環(huán)以其 外腿支撐在該端面上，而以其底部連接板支撐在上述至少一個(gè)凸臺(tái) 上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種改進(jìn)方案具有很多其他優(yōu)點(diǎn)。特別地，以 前在活塞裙部連接件中需要的凸起和在蓋環(huán)內(nèi)壁中與之互補(bǔ)的溝槽都可以省去。因此，活塞和蓋環(huán)的結(jié)構(gòu)都得到進(jìn)一步的簡化。但首先 是蓋環(huán)在活塞上的裝配可以比以前的裝配明顯更加簡單，因?yàn)椴恍枰?耗費(fèi)的凸起與溝槽的相互定位。此外，現(xiàn)在蓋環(huán)不僅包圍以前的冷卻 通道而且包圍環(huán)形凹進(jìn)處，因此，現(xiàn)在，以前的冷卻通道和環(huán)形凹進(jìn) 處構(gòu)成了新的擴(kuò)大的冷卻通道。因此，本發(fā)明的活塞的冷卻變得更加 簡單和更加可靠。最后，蓋環(huán)的外腿與環(huán)壁和活塞裙部一起構(gòu)成幾乎 連續(xù)的光滑表面，這改善了本發(fā)明活塞的工作特性。如果蓋環(huán)的內(nèi)腿支撐在活塞的裙部連接件上，那么蓋環(huán)特別牢 固且可靠地處于在其位置上。此外，還改善了現(xiàn)在用作冷卻通道的環(huán) 形凹進(jìn)處向外的密封。為了控制冷卻劑的流動(dòng)特性，特別是流動(dòng)速度，蓋環(huán)內(nèi)腿的結(jié) 構(gòu)同樣可以變化。例如，內(nèi)腿的高度或者內(nèi)腿相對(duì)于蓋環(huán)的中軸線的 角度位置可以在蓋環(huán)的整個(gè)圓周上變化。特別地，由蓋環(huán)形成的用于 冷卻劑的流動(dòng)通道從進(jìn)入口朝向排出口的方向傾斜。


下面借助附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。以示意性的而不是 按正確比例的視圖圖1示出了本發(fā)明的活塞的一種實(shí)施方式的截面圖； 圖2示出了旋轉(zhuǎn)90。的圖1的活塞，該活塞帶有用點(diǎn)劃線表示的活塞銷；圖3示出了本發(fā)明的蓋環(huán)的一種實(shí)施方式的立體俯視圖；圖4示出了圖1的活塞的立體圖。
具體實(shí)施方式
圖1， 2和4示出了整體式的內(nèi)燃機(jī)活塞10。該活塞10由鋼制 成并具有活塞頭部11和活塞裙部12，這兩個(gè)部分通過活塞裙部連接 件13 —體地相互連接?；钊^部11具有活塞頂14和燃燒室15。在 活塞頭部11的徑向外部區(qū)域內(nèi)設(shè)有環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道16，該冷卻 通道的徑向外部的邊界由在活塞頂14上形成的環(huán)壁17構(gòu)成，而它的徑向內(nèi)部的邊界是由環(huán)肋18構(gòu)成。在這里，環(huán)壁17用作活塞環(huán)支架 并終止于水平的朝向活塞裙部12的端面19。在活塞頭部11上形成兩個(gè)活塞銷座20， 20'，它們包括兩個(gè)對(duì) 齊的活塞銷座孔21， 21'?；钊N座20， 20'的端面相對(duì)于環(huán)壁17 朝著活塞縱軸線的方向縮進(jìn)?；钊N座20， 20'通過裙部元件22， 22'相互連接。裙部元件22， 22'通過裙部連接件13在活塞頭部11 上形成?；钊共窟B接件13朝著活塞縱軸線的方向縮進(jìn)并過渡為環(huán)肋 18。因此，形成了環(huán)形凹進(jìn)處25，該凹進(jìn)處一邊以活塞裙部連接件 13為界，而另一邊以朝向活塞頭部的水平凸臺(tái)24， 24'為界，其中， 凸臺(tái)24， 24'構(gòu)成裙部元件22， 22，的上邊界。包括外腿31、內(nèi)腿32及連接兩根腿的底部連接板33的蓋環(huán)30 裝配在環(huán)壁17與裙部元件22， 22'之間。在這里，外腿31的上邊 緣支撐在環(huán)壁17的端面19上，而底部連接板33支撐在裙部元件22， 22，的凸臺(tái)24， 24'上。內(nèi)腿32支撐在裙部連接件13上。以這種 方式，將環(huán)形凹進(jìn)處25向外封閉并密封。這時(shí)，環(huán)形環(huán)繞的冷卻通 道16和環(huán)形凹進(jìn)處25構(gòu)成新的明顯擴(kuò)大的冷卻通道。在相對(duì)于環(huán)壁 17向內(nèi)縮進(jìn)并因此不具有可與凸臺(tái)24， 24'比較的支撐面的活塞銷 座20， 20，的區(qū)域內(nèi)，蓋環(huán)30的內(nèi)腿32伸進(jìn)活塞銷座孔21， 21， 的凈孔內(nèi)(參見圖4)。蓋環(huán)30的內(nèi)腿32在這些區(qū)域內(nèi)構(gòu)成防止容 納在活塞銷座孔21， 21'內(nèi)的活塞銷23的軸向運(yùn)動(dòng)的保險(xiǎn)元件，該 活塞銷在圖2中用點(diǎn)劃線表示。因此，以前需要的形式為止推環(huán)或止 動(dòng)環(huán)的保險(xiǎn)元件不是必需的。因此，活塞銷座20， 20'不再具有活 塞銷保險(xiǎn)槽，如在圖1和2中也可清楚看出。圖3描述了本發(fā)明的蓋環(huán)30的一個(gè)實(shí)施例。該蓋環(huán)30可以由 例如鋼或鋁或適合的合金的金屬材料制成，例如通過鑄造或鍛造而制 成。但是，蓋環(huán)30也可以由耐高溫塑料制成，例如用壓鑄法制成。 蓋環(huán)30具有外腿31、內(nèi)腿32和連接兩根腿的底部連接板33。在本 實(shí)施例中，蓋環(huán)30的橫截面近似U形；但是，蓋環(huán)也可以具有其他 適合的橫截面。在本實(shí)施例中，蓋環(huán)30設(shè)計(jì)成由兩個(gè)部件組成。在本實(shí)施例中，這兩個(gè)蓋環(huán)分段30a和30b借助搭接片34鉚接。但是， 蓋環(huán)分段30a和30b也可以以任意的其他方式相互連接，例如通過卡 扣連接，閉鎖連接，用夾子連接，粘接，熔焊，釬焊，等等。此外，蓋環(huán)30還具有用于冷卻劑的進(jìn)入口 35和與該進(jìn)入口 35 徑向相對(duì)的排出口 36。在本實(shí)施例中，進(jìn)入口 35和排出口 36在蓋 環(huán)分段30a和30b的連接區(qū)域中形成。與此相應(yīng)地，內(nèi)腿32位于連 接區(qū)域之外的區(qū)域32a和32b構(gòu)成活塞銷23的保險(xiǎn)元件。在本實(shí)施 例中，內(nèi)腿32適宜地具有在其環(huán)形的延伸中變化的高度，其中，用 作保險(xiǎn)元件的區(qū)域32a， 32b在最高處形成。與此相反地，外腿31 的高度保持不變，因?yàn)樵撏馔仍谏w環(huán)30完成安裝的狀態(tài)下支撐在環(huán) 壁17的端面19上。在本實(shí)施例中，如此設(shè)計(jì)蓋環(huán)30的底部連接板33，使得蓋環(huán)從 進(jìn)入口 35朝向排出口 36傾斜。因此，特別地提高了冷卻劑流向排出 口 35的流動(dòng)速度，從而避免了有害的冷卻劑堵塞。同樣，內(nèi)腿32 變化的高度也影響冷卻劑的流動(dòng)特性，從而可以針對(duì)性地調(diào)節(jié)這些流 動(dòng)特性。
權(quán)利要求
1.整體式的內(nèi)燃機(jī)活塞(10)，該活塞包括活塞頭部(11)和通過環(huán)形凹進(jìn)處(25)與該活塞頭部間隔開的活塞裙部(12)，該活塞裙部具有至少一個(gè)用于容納活塞銷(23)的活塞銷座孔(21，21’)，其中，在活塞頭部(11)中設(shè)有用于冷卻劑的環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道(16)，該冷卻通道以由至少兩個(gè)分段(30a，30b)組成的蓋環(huán)(30)封閉，其特征在于，所述蓋環(huán)(30)的至少一個(gè)區(qū)域至少部分地伸進(jìn)所述至少一個(gè)活塞銷座孔(21，21’)的凈孔內(nèi)，以致蓋環(huán)(30)同時(shí)構(gòu)成活塞銷(23)的保險(xiǎn)元件。
2. 如權(quán)利要求l所述的活塞，其特征在于，所述蓋環(huán)(30)具 有內(nèi)腿(32)和外腿(31)，這兩根腿通過底部連接板(33)相互連 接。
3. 如權(quán)利要求2所述的活塞，其特征在于，所述蓋環(huán)(30)的 橫截面設(shè)計(jì)成近似U形或近似V形。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的活塞，其特征在于，所述內(nèi)腿(32) 伸進(jìn)所述至少一個(gè)活塞銷座孔(21， 21')的凈孔內(nèi)并這樣構(gòu)成活塞 銷(23)的保險(xiǎn)元件。
5. 如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 外腿(31)構(gòu)成環(huán)形凹進(jìn)處(25)的活塞裙部側(cè)的邊界。
6. 如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 環(huán)形凹進(jìn)處(25)設(shè)置在在活塞(10)的環(huán)壁(17)上形成的端面U9) 和至少一個(gè)在活塞裙部(12)上形成的凸臺(tái)(22， 22')之間，以及 蓋環(huán)(30)以其外腿(31)支撐在該端面(19)上，而以其底部連接 板(33)支撐在所述至少一個(gè)凸臺(tái)(22， 22，)上。
7. 如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 蓋環(huán)的內(nèi)腿(32)支撐在活塞(10)的裙部連接件(13)上。
8. 如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 內(nèi)腿(32)的高度在蓋環(huán)(30)的整個(gè)圓周上變化。
9. 如權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 內(nèi)腿(32)相對(duì)于蓋環(huán)(30)的中軸線的角度位置在蓋環(huán)(30)的整 個(gè)圓周上變化。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活塞，其特征在于，所述 蓋環(huán)(30)具有用于冷卻劑的進(jìn)入口 (35)和與該進(jìn)入口徑向相對(duì)的 排出口 (36)，以及由蓋環(huán)(30)形成的用于冷卻劑的流動(dòng)通道從該 進(jìn)入口 (35)朝向該排出口 (36)傾斜。
11. 由兩個(gè)或更多個(gè)分段(30a， 30b)組成的蓋環(huán)(30)，該 蓋環(huán)用于整體式的內(nèi)燃機(jī)活塞(10)的環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道(16)， 其中，該活塞(10)包括活塞頭部(11)和通過環(huán)形凹進(jìn)處(25)與 該活塞頭部間隔開的活塞裙部(12)，該活塞裙部具有至少一個(gè)用于 容納活塞銷(23)的活塞銷座孔(21，21'),其特征在于，所述蓋 環(huán)(30)的至少一個(gè)區(qū)域同時(shí)構(gòu)成活塞銷(23)的保險(xiǎn)元件。
12. 如權(quán)利要求11所述的蓋環(huán)，其特征在于，所述蓋環(huán)(30) 具有內(nèi)腿(32)和外腿(31)，這兩根腿通過底部連接板(33)相互 連接。
13. 如權(quán)利要求12所述的蓋環(huán)，其特征在于，所述蓋環(huán)(30) 的橫截面設(shè)計(jì)成近似U形或近似V形。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的蓋環(huán)，其特征在于，通過所述 內(nèi)腿(32)在蓋環(huán)(30)完成安裝的狀態(tài)下伸進(jìn)所述至少一個(gè)活塞銷 座孔(21， 21')的凈孔內(nèi)，該內(nèi)腿構(gòu)成活塞銷(23)的保險(xiǎn)元件。
15. 如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的蓋環(huán)，其特征在于， 所述外腿(31)在蓋環(huán)(30)完成安裝的狀態(tài)下構(gòu)成環(huán)形凹進(jìn)處(25) 的活塞裙部側(cè)的邊界。
16. 如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的蓋環(huán)，其特征在于， 所述內(nèi)腿(32)的高度在蓋環(huán)(30)的整個(gè)圓周上變化。
17. 如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的蓋環(huán)，其特征在于， 所述內(nèi)腿(32)相對(duì)于蓋環(huán)(30)的中軸線的角度位置在蓋環(huán)(30) 的整個(gè)圓周上變化。
18. 如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的蓋環(huán)，其特征在于， 所述蓋環(huán)(30)具有用于冷卻劑的進(jìn)入口 (35)和與該進(jìn)入口徑向相 對(duì)的排出口 (36)，以及由蓋環(huán)(30)形成的用于冷卻劑的流動(dòng)通道 從該進(jìn)入口 (35)朝向該排出口 (36)傾斜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種整體式的內(nèi)燃機(jī)活塞(10)，該活塞包括活塞頭部(11)和通過環(huán)形凹進(jìn)處(25)與該活塞頭部間隔開的活塞裙部(12)，該活塞裙部具有至少一個(gè)用于容納活塞銷(23)的活塞銷座孔(21，21’)，其中，在活塞頭部(11)中設(shè)有用于冷卻劑的環(huán)形環(huán)繞的冷卻通道(16)，該冷卻通道以由至少兩個(gè)分段(30a，30b)組成的蓋環(huán)(30)封閉。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行如下設(shè)計(jì)蓋環(huán)(30)的至少一個(gè)區(qū)域至少部分地伸進(jìn)所述至少一個(gè)活塞銷座孔(21，21’)的凈孔內(nèi)，以致蓋環(huán)(30)同時(shí)構(gòu)成活塞銷(23)的保險(xiǎn)元件。另外，這種蓋環(huán)(30)也是本發(fā)明的內(nèi)容。
文檔編號(hào)F02F3/16GK101238283SQ200680028878
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月6日
發(fā)明者漢斯-彼得·威蘭, 羅爾夫-格哈德·菲德勒, 賴納·沙普 申請(qǐng)人:馬勒國際公司